垂直腔面发射激光器(VCSELs:Vertical Cavity Surface Emitting Lasers)是目前多模光纤链路的主要光源，VCSEL的系统级仿真是多模光通信的一个研究热点。本文研究VCSEL的系统级仿真模型，研究VCSEL的热效应和空间相关特性，并基于单模速率方程，建立了包含热效应的VCSEL系统级仿真模型。该模型的参数提取系多参数非线性优化问题，本文基于经验给定参数的初值，并结合随机优化算法得到了实用的模型参数提取算法。利用该模型对10Gbps光链路进行了系统级仿真研究，并与实际链路的测试结果进行了对比。最后，研究了VCSEL热效应对光链路性能的影响。　　 本文的主要研究内容和结论如下：　　 (1)介绍了单模热相关速率方程模型，忽略多横模特性，采用温度相关的增益和等效的有源区泄漏电流来模拟VCSEL的热效应。　　 (2)介绍了多模空间相关速率方程模型，考虑热效应和空间效应，包括有源区载流子的热泄漏、横模的空间特性以及由此引起的有源区横向载流子的空间烧孔特性。分析了VCSEL的高速调制过程中的横模竞争特性和空间烧孔特性。　　 (3)考虑VCSEL的封装的电路寄生效应和相对强度噪声，建立了10Gbps TOSA封装VCSEL的仿真模型。并给出了实用的参数提取方法。参数提取利用厂家提供的光功率—电流—电压（L-I-V:Light-Current Intensity-Voltagc)关系和S21特性，仿真结果和实验结果基本吻合。　　 (4)研究了VCSEL的温度特性对调制深度和码间干扰(ISI:Inter Symbol Interference)代价的影响。